作為一類新型智能材料,形狀記憶合金(Shape Memory Alloys,SMA)能通過材料溫度的變化引起相變,產(chǎn)生形變和恢復(fù)張力,從而實現(xiàn)熱能與機械能的轉(zhuǎn)換。SMA的特殊驅(qū)動特性使得SMA驅(qū)動器具有高功率密度比、恢復(fù)力大等優(yōu)良特性,在仿生機器人及航空航天等領(lǐng)域逐步得到應(yīng)用。但也由于材料內(nèi)部的特殊屬性,SMA驅(qū)動器的輸入輸出之間存在著強飽和遲滯等非線性特性,造成驅(qū)動輸出精度下降、振蕩甚至不穩(wěn)定,限制驅(qū)動性能的提升。本論文以SMA絲實現(xiàn)仿人關(guān)節(jié)單自由度的彎曲運動為目標(biāo),設(shè)計了對抗型SMA柔性驅(qū)動平臺�？紤]SMA絲內(nèi)部的遲滯效應(yīng),采用前饋控制加反饋控制的復(fù)合控制方案,在前饋環(huán)節(jié)基于Duhem模型構(gòu)建遲滯逆模型進(jìn)行補償,在反饋環(huán)節(jié)設(shè)計自適應(yīng)動態(tài)面控制方法保證系統(tǒng)閉環(huán)穩(wěn)定性,最終實現(xiàn)SMA柔性驅(qū)動部件輸出的精確跟蹤。本論文完成的主要工作如下:1)為了實現(xiàn)人工肌肉柔性驅(qū)動輸出性能,本論文中設(shè)計了對抗型SMA驅(qū)動平臺。該平臺通過雙組SMA絲的交替加熱冷卻來實現(xiàn)雙向的互補驅(qū)動力,并通過扭轉(zhuǎn)彈簧實現(xiàn)雙向驅(qū)動力的快速恢復(fù),具有行程大、恢復(fù)快、驅(qū)動定位精度高的優(yōu)點,有效克服了傳統(tǒng)SMA絲驅(qū)動結(jié)構(gòu)設(shè)計中的...

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
        1.1.1 研究意義
        1.1.2 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 智能材料驅(qū)動器性能分析和比較
        1.2.2 研究現(xiàn)狀
    1.3 本文主要內(nèi)容及結(jié)構(gòu)
    1.4 本章小結(jié)
第二章 形狀記憶合金特性及遲滯模型
    2.1 形狀記憶合金介紹
    2.2 形狀記憶效應(yīng)
    2.3 電阻特性和超彈性
    2.4 力學(xué)特性
    2.5 SMA本構(gòu)模型
        2.5.1 Tanaka模型
        2.5.2 Liang-Rogers模型
        2.5.3 Brinson模型
    2.6 遲滯模型簡介
        2.6.1 J-A模型
        2.6.2 Backlash-like模型
        2.6.3 Duhem模型
    2.7 本章小結(jié)
第三章 形狀記憶合金柔性驅(qū)動器設(shè)計
    3.1 SMA驅(qū)動器的觸發(fā)方式
    3.2 SMA驅(qū)動器的分類
    3.3 對抗型SMA驅(qū)動器設(shè)計
    3.4 實驗平臺介紹
    3.5 SMA驅(qū)動器輸入輸出特性
    3.6 本章小結(jié)
第四章 SMA柔性驅(qū)動器特性分析與控制研究
    4.1 基于Duhem模型的遲滯現(xiàn)象分析
    4.2 基于遺傳算法的參數(shù)辨識
    4.3 SMA驅(qū)動器前饋控制方案設(shè)計
    4.4 本章小結(jié)
第五章 自適應(yīng)動態(tài)面控制器設(shè)計
    5.1 SMA驅(qū)動器數(shù)學(xué)模型的建立
    5.2 自適應(yīng)動態(tài)面控制器設(shè)計
    5.3 控制方案設(shè)計
    5.4 仿真結(jié)果分析
    5.5 實驗結(jié)果分析
    5.6 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果
致謝
附件



本文編號：3865224